BR9904108B1 - Método de compressão de imagem e dispositivo de codificação para executar o dito método - Google Patents

Método de compressão de imagem e dispositivo de codificação para executar o dito método Download PDF

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Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE COMPRESSÃO DE IMAGEM E DISPOSITIVO DE CODIFICAÇÃO PARA EXECUTAR O DITO MÉTODO". [001] A invenção refere-se a um método de compressão de imagem em que as imagens são codificadas de acordo com grupos de comprimentos variáveis. [002] Ela refere-se, mais particularmente, a um método do tipo MPEG, particularmente do tipo MPEG2. Embora a invenção não esteja limitada a esse padrão, haverá referência ao mesmo, principalmente, no restante da descrição. [003] O princípio dessa compressão é reiterado abaixo. [004] No padrão de vídeo MPEG2, a compressão dos sinais de vídeo digitais é obtida por meio da exploração da redundância espacial e da redundância temporal das imagens codificadas. [005] A redundância espacial é avaliada, principalmente, em virtude de uma sucessão de três operações: uma operação comumente chamada transforma discreta do cosseno e denotada DCT ("Transformada Discreta do Cosseno"), uma operação de quantificação dos coeficientes que se originam da DCT e uma operação de codificação de comprimento variável, para descrever os coeficientes quantificados que se originam da DCT. [006] A redundância temporal é analisada por uma operação de compensação de movimento, que consiste, por meio de translação de cada bloco da imagem corrente, na pesquisa pelo bloco mais similar situado na imagem de referência. A análise da redundância temporal leva a um campo de vetores de translação sendo determinados, comumente chamados vetores de movimento, bem como a um erro de predição, que é a diferença entre o sinal da imagem corrente e o sinal da imagem predita por compensação de movimento. O erro de predição é, então, analisado de acordo com o princípio da redundância es- pacial. [007] A codificação de MPEG é do tipo preditivo. Segue-se que a decodificação que está associada com a mesma será regularmente reinicializada de modo a proteger o sinal contra qualquer erro de transmissão ou qualquer ruptura no sinal, devido ao decodificador estar sendo comutado de um programa para outro. [008] Com essa finalidade, o padrão de MPEG2 proporciona que, periodicamente, as imagens sejam codificadas no modo espacial, isto quer dizer, de acordo com um modo que explora apenas a redundância espacial. As imagens codificadas no modo espacial são chamadas i-magens INTRA ou imagens I. [009] As imagens codificadas por meio de exploração da redundância temporal são de dois tipos: por um lado, as imagens construídas por meio de referência a uma imagem previamente temporal, com base em uma predição futura e, por outro lado, as imagens construídas por meio de referência a duas imagens temporariamente prévia e subsequente com base em uma predição futura e em uma predição anterior. [0010] As imagens codificadas construídas com base em uma predição futura são chamadas imagens preditas ou imagens P e as imagens codificadas construídas com base em uma predição futura e uma anterior são chamadas imagens bidirecionais ou imagens B. [0011] Uma imagem I é decodificada sem referência sendo feita à outras imagens que não à própria. Uma imagem P é decodificada através de referência à imagem P ou I, que a precede. Uma imagem B é decodificada contando-se com a imagem I ou a B, que a precede e na imagem I ou P, que a segue. [0012] A periodicidade das imagens I define um grupo de imagens amplamente denotadas GOP ("Grupo de Imagens"). [0013] Dentro de um único GOP, a quantidade de dados contidos em uma imagem I é, geralmente, maior do que a quantidade de dados contidos em uma imagem P e a quantidade de dados contidos na imagem P é, em geral, maior do que a quantidade de dados contidos em uma imagem B. [0014] Em 50 Hertz, o GOP é apresentado como uma imagem I seguida por uma sequência de imagens B e P, que, na maioria do tempo, mostra a seguinte sequência: [0015] I, B, B, P, B, B, P, B, B, P, B, B. [0016] Contudo, o padrão não demanda N = 12 imagens seja proporcionado em um GOP, como é o caso geral, nem que as distâncias M entre duas imagens P seja sempre igual a 3. Mais precisamente, a distância M é o número n de imagens B que precedem ou seguem uma imagem P, aumentada em uma unidade, isto é, Μ = n + 1. [0017] O número N representa o tamanho ou comprimento do GOP, enquanto o número M representa sua estrutura. [0018] A invenção resulta da observação de que é possível atuar sobre os parâmetros de M e N, para acentuar o nível de compressão e/ ou acentuar a qualidade da codificação. [0019] O método de codificação de acordo com a invenção é caracterizado pelo fato de que pelo menos um parâmetro é determinado, caracterizando as imagens fonte que devem ser codificadas de acordo com um grupo e pelo fato do comprimento e a estrutura do grupo serem feitos dependentes desse parâmetro ou desses parâmetros. [0020] Em uma concretização, o(s) parâmetro(s) que caracterizam as imagens fonte é ou são determinados com o auxílio de uma codificação de teste no curso da qual valores definidos são alocados para N, M e para o intervalo de quantificação Q. [0021] O codificação de teste é realizada, por exemplo, em circuito aberto. [0022] Em uma concretização particularmente simples, um parâ- metro (Pcost), que caracteriza as imagens P obtidas durante a codificação de teste e parâmetro (Bcost) que caracteriza as imagens B obtidas durante a codificações de teste são determinadas separadamente, esses parâmetros caracterizando as imagens P e B, sendo, de preferência, os custos médios da codificação das imagens P e B. O custo de codificação de uma imagem é o número de bits (cabeçalhos incluídos) que são necessários para a codificação. [0023] Nesse caso, o número N pode ser tornado dependente do parâmetro que caracteriza as imagens P e do número M no parâmetro que caracteriza as imagens B. [0024] Durante tentativas realizadas no contexto da invenção, em sequências de imagens de vários tipos, foi notado que, para cada tipo de sequência, um número ótimo N existia, proporcionando um custo mínimo de codificação (ou passagem) para as imagens P e um número ótimo M, proporcionando um custo mínimo de codificação (ou passagem) para as imagens B, esses custos sendo obtidos durante a codificação de teste. Essas sequências são distinguidas uma da outra pelo movimento de amplitudes variáveis, objetos diferentes, definições espaciais diferentes e conteúdos diferentes. [0025] Foi notado, além disso, que uma relação praticamente linear existe entre o número ótimo N e a passagem específico das imagens P. Igualmente, uma relação praticamente linear existe entre o número Mea passagem específico das imagens B. Daí, conhecendo as passagens específicos das imagens P e B, é fácil calcular os números N e M que proporcionam os melhores resultados. [0026] Em um exemplo correspondente ao padrão MPEG2, 50 Hz, a codificação de teste é realizada com N = 12, M = 3eQ = 15, a relação entre N e o rendimento específico das imagens P é, aproximadamente, como segue: [0027] e a relação entre Mea passagem, ou custo, Bcost das i-magens B é como segue: [0028] Também é possível limitar M a 5. [0029] Nessas fórmulas, INT significa a parte inteira. [0030] A limitação de N entre 12 e 30 e a limitação de M em um valor máximo de 7 torna possível ter uma concretização simples dos codificadores e limitar o tempo de mudança de programa. Com o mesmo objetivo, também é possível impor outras limitações ou restrições, particularmente que M seja constante no GOP e ou que seja um submúltiplo de N. [0031] Em uma concretização, se os valores de N e de M tomados individualmente e juntos não são compatíveis com as restrições, os valores de M e de N mais perto dos valores calculados e que satisfazem a compatibilidade serão escolhidos. Nesse caso, o valor de M será favorecido, isto quer dizer que, se uma escolha tiver que ser feita entre diversos pares de Μ, N, o par será escolhido para o qual o valor de M está mais perto daquele que resulta do cálculo. [0032] A fórmula (2) acima se aplica somente se Bcost não exceder a 179800. No caso oposto, quer dizer, se Bcost > 179000, experimento mostrou que era necessário, neste exemplo, que M fosse escolhido da seguinte maneira: [0033] Se o custo de uma imagem B for maior do que o custo de uma imagem P, é preferível que o GOP não contenha imagem B, quer dizer M = 1. Isso é porque as imagens P, mostrando uma melhor quali- dade de predição do que as imagens B e sendo, por suposição, de menor custo, a presença dessas imagens B constituirá uma desvantagem, nesse caso. [0034] Os custos, em bits, de cada imagem P e de cada imagem B são determinados, por exemplo, como e quando essas imagens aparecem. Em uma concretização, os valores de M e N são selecionados tirando-se uma média sobre todas as imagens P e B da codificação de teste, a codificação adequada sendo realizada apenas após a codificação de teste de imagens fonte N, N sendo determinado pelo custo de codificação das imagens P. Nesse caso, o parâmetro M pode permanecer constante no GOP. [0035] Em outra concretização, que permite uma adaptação mais rápida às variações no conteúdo das cenas, bem como uma redução no retardo entre a chegada das imagens fonte e a codificação adequada (e que, desse modo, permite uma memória de armazenagem intermediário de menor capacidade), a codificação adequada é iniciada logo que a codificação de teste fornece dados que permitem esse início. Daí, a primeira imagem B da codificação de teste proporciona um número M que permite que a codificação seja iniciada e o número N é fornecido pela primeira imagem P da codificação de teste. Também é possível ter o início da codificação apenas após a codificação de teste da primeira imagem P; nesse caso, a codificação começa quando um valor de N e um valor de M são conhecidos. [0036] Com esse tipo de codificação na trajetória, o número M, quer dizer, a estrutura, pode variar dentro de um GOP, o que permite uma adaptação mais rápida às variações no conteúdo da cena. [0037] Na codificação realizada progressivamente, o GOP é interrompido, quando o número de imagens já codificadas no GOP corrente é pelo menos igual ao número medido N (medido por Pcost no exemplo acima) ou mediante uma mudança de cena. [0038] A fim de evitar variações significativas nos parâmetros entre grupos que seguem um ao outro, pode demonstrar ser valioso o afastamento dos valores calculados. Por exemplo, se o cálculo mostra que, para uma grande parte do comprimento do GOP, por exemplo, pelo menos 80%, M = 1 será necessário, ao passo que, para o resto do GOP o cálculo mostra que M será maior do que 1, o valor 1 será adotado para M, apesar de tudo, mesmo se o cálculo mostra que um valor diferente é necessário. [0039] Igualmente, se para o GOP precedente, M = 1, e se, para o GOP corrente, o cálculo mostra que um valor M = 1 será necessário para uma parte significativa do GOP corrente, por exemplo, pelo menos 60%, o valor 1 também será adotado para M, mesmo se o resultado do cálculo, visto que ele resulta da fórmula (2) acima, implica em um valor diferente. [0040] Sabe-se que, quando ocorre uma mudança de cena, quer dizer, quando uma descontinuidade aparece na sequência de imagens de vídeo, é necessário adaptar os grupos de imagem de GOP em ambos os lados da descontinuidade, de modo que o novo grupo, que começa com uma imagem I, corresponde à nova cena. [0041] Em uma concretização, se a mudança de cena ocorre em um grupo, a nova cena constitui a imagem I de um novo grupo, o grupo afetado sendo encurtado de modo a parar, antes dessa nova cena, se a mudança de cena ocorre no grupo afetado, em uma distância do início pelo menos igual ao número mínimo permissível para N. O início do grupo afetado é usado para alongar o grupo que o precede, quando a soma do número de imagens que precedem a mudança de cena no grupo afetado e do número de imagens do grupo que o precede não excede o máximo admissível para N. Nesse grupo precedente assim modificado (encurtado ou alongado), pode se necessário modificar o número M previamente calculado para esse GOP. [0042] Em uma variante, que é usada para preferência no caso em que o comprimento do grupo afetado é menor do que o mínimo per-missível para N, quando uma mudança de cena ocorre em um grupo, a nova cena constitui a imagem I de um novo grupo, esse novo grupo tendo um comprimento igual à média do grupo, antes que ele fosse afetado e o comprimento do grupo que o precede. Com essa variante, pode ser necessário modificar o número M previamente calibrado para os GOPs. [0043] Quando duas modificações são possíveis, por exemplo, quando o comprimento do grupo afetado é menor do que o mínimo permissível para N, uma escolha pode ser feita entre essas duas modificações por meio da realização de um cálculo, para cada modificação, da distância do par (Μ, N) obtido ou do para Μ, N antes da modificação ou por meio da seleção do par para o qual a distância é a menor. [0044] A fim de determinar os parâmetros N e M, pode-se recorrer à outra medição de parâmetros que não a medição das passagens. Por exemplo, pode ser feito uso, a fim de determinar N, da energia das imagens Intra I. Também é possível determinar a amplitude dos movimentos ou o erro de compensação de movimento, conhecido como DFD (Diferença de Estrutura Deslocada) para determinação de M e N. [0045] Outras características e vantagens da invenção emergirão com a descrição de algumas de suas concretizações, essa descrição sendo dada através de referência aos desenhos anexos, em que: [0046] A Figura 1 ilustra um macrobloco para o padrão 4.2.0. [0047] A Figura 2 é um diagrama ilustrando a transformada de DCT. [0048] A Figura 3 mostra um grupo de imagens, GOP, de acordo com o padrão MPEG ou padrão similar; [0049] As Figuras de 4 a 7 são diagramas ilustrando o método de acordo com a invenção; e [0050] A Figura 8 é um diagrama de um esboço para implementação do método de acordo com a invenção. [0051] Será feita referência primeiro às Figuras de 1 a 3, que visam reiterar certos princípios usados na codificação de MPEG2. [0052] No padrão de MPEG2, um ponto de partida pode ser uma imagem incluindo, de modo progressivo, 576 linhas cada uma de 720 pontos. Em um modo entrelaçado, essa imagem consiste de duas estruturas, cada uma das quais compreende 288 linhas, cada uma também de 720 pontos. [0053] Cada imagem é rompida em macroblocos, cada um dos quais é formado por um quadrado de pontos de luminância de 16 x 16. Cada macrobloco é, assim, formado de quatro blocos quadrados de pontos de luminância de 8 x 8. Com cada um desses quatro blocos de luminância, dois blocos de crominância, cada um dos quais mostra pontos de 8 x 8, estão associados (no formato de 4.2.0), um dos blocos representando os sinais de diferença de cor Cr ou crominância de vermelho e o outro bloco representando os sinais de diferença de cor Cb ou crominância de azul. No formato de 4.2.2, com cada macrobloco de luminância estão associados quatro blocos de crominância de 8 x 8, dois blocos para a crominância de azul e dois blocos para a crominância de vermelho. Também existe um formato de 4.4.4 para o qual cada um dos componentes da luminância e da crominância inclui quatro blocos de 8 x 8. [0054] Quatro blocos de luminância de 8 x 8 foram representados na Figura 1, referidos no total como 10, e blocos de crominância de 8 x 8 12 e 14 para as respectivas crominâncias de azul e vermelho, o todo ilustrando uma macrobloco para o padrão de 4.2.0. [0055] Cada bloco é codificado por meio do uso de uma transformada denotada DCT, que uma transformada discreta do cosseno, que torna possível transformar um bloco de luminância (por exemplo) em um bloco de coeficientes que representam frequências espaciais. Como pode ser visto na Figura 2, o bloco fonte 16 é convertido em um bloco 18 de coeficientes de 8 x 8. O canto esquerdo superior 20 do bloco 18 corresponde às frequências espaciais zero (valor médio do bloco) e, desde essa origem 20, as frequências horizontais aumentam à direita, conforme representado pela seta 22, enquanto as frequências espaciais verticais aumentam começando do topo para baixo, conforme representado pela seta 24. [0056] Para cada macrobloco, o tipo de codificação tem que ser escolhido: ou "intra" ou "inter". A codificação intra consiste na aplicação da transformada de DCT para um bloco fonte da imagem, enquanto a codificação inter consiste na aplicação da transformada de DCT para o bloco que representa a diferença entre um bloco fonte e um bloco predito, ou bloco de predição, de uma imagem precedente ou seguinte. [0057] A escolha depende em parte do tipo de imagens às quais o macrobloco pertence. Essas imagens são de três tipos: o primeiro tipo é o tipo conhecido como I, ou intra, para o qual a codificação é intra para todos os macroblocos. [0058] O segundo tipo é do tipo P ou de predição; nesse tipo de imagens, a codificação de cada macrobloco pode ser intra ou inter. No caso de uma codificação inter através de uma imagem do tipo P, a transformada de DCT é aplicada à diferença entre o macrobloco corrente dessa imagem P e um macrobloco de predição que se origina da imagem precedente I ou P. [0059] O terceiro tipo de imagens é chamado B ou bidirecional. Cada macrobloco desse tipo de imagem é codificado em modo intra ou codificado em modo inter. A codificação inter também consiste na aplicação da transformada à diferença entre o macrobloco corrente dessa imagem B e um macrobloco de predição. Esse macrobloco de predição pode se originar da imagem precedente ou da imagem seguinte ou ambos, de uma vez (predição bidirecional), as imagens de predição chamadas precedentes ou seguintes sendo apenas capazes de serem do tipo I ou P. [0060] Um grupo de imagens foi representado na Figura 3, formando um grupo chamado o GOP ("Grupo de Imagens"), que compreende 12 imagens, a saber, uma imagem I seguida por 11 imagens B e P, de acordo com a seguinte sequência: B, B, P, B, B, P, B, B, P, B, B. [0061] Um GOP é caracterizado por um comprimento, quer dizer, um número de imagens N, que, em um exemplo, podem ficar, apenas, entre 12 e 30, e por um parâmetro estrutural M, que representa a distância entre duas imagens P, quer dizer, o número de imagens B entre duas imagens P sucessivas, aumentado em uma unidade. Neste e-xemplo, esse parâmetro M é igual a 3. Também, à guisa de exemplo, esse número M pode ficar entre 1 (nenhuma imagem B) e 7. Além disso, é estipulado que esse número M seja um submúltiplo do número N, a fim de simplificar o codificador. [0062] Até o presente, imagens têm sido codificadas enquanto se mantém N e M constantes no codificador. [0063] A invenção resulta da observação de que valores ótimos de M e N existem, os quais diferem de acordo com as sequências de imagens codificadas. Isso é porque, dependendo se as sequências de i-magens apresentam uma definição maior ou menor e um movimento mais ou menos significativo, os valores ótimos de M e N podem diferir, significativamente. Por valores ótimos é compreendido serem aqueles que, para a mesma qualidade, requerem um número mínimo de bits. [0064] No alto disso, estudos experimentais realizados no contexto da invenção têm mostrado que o tamanho ótimo Nopt do GOP para uma sequência definida de imagens corresponde ao valor mínimo Pcost, através dessa sequência, do número de bits que é necessário usar para codificar as imagens P (cabeçalhos incluídos). Essa proprie- dade está ilustrada pelo diagrama da Figura 4, em que foi plotado, na abcissa, o número N e, na ordenada, o valor Pcost para uma sequência denotada i. Esse valor Pcost é o número de bits a serem usados para codificar uma imagem P no valor médio através da sequência i. É visto, desse modo, que o valor Pcost (i) é representado por uma curva 32, mostrando um mínimo 34 para o qual o valor de N é ótimo (Nopt). [0065] De maneira similar, foi notado que o valor ótimo do número M corresponde ao mínimo Bcost (i) do número de bits a serem usados em média para codificar as imagens B através de uma sequência definida, denotada i. Daí, no diagrama da Figura 5, o número M foi reapre-sentado na abcissa e o número Bcost(i) foi plotado na ordenada. É visto nesse diagrama que a curva 36 mostra um mínimo 38, correspondente ao valor ótimo de M (Mopt). [0066] Medições foram feitas, particularmente nas sequências em teste, as quais são convencionais na codificação de MPEG denotada "Cavalo" ("Horse"), "Flor de Jardim" ("Flower Garden") e "Mobcal". A sequência "Horse" corresponde aos movimentos rápidos com boa definição; a sequência "Flower Garden" também corresponde à boa definição e movimentos médios, enquanto a sequência "Mobcal" corresponde a pouco movimento e alta definição. Outras sequências também foram testadas, tais como a sequência kayak, com movimentos rápidos e pouca definição, uma sequência basket e uma sequência com movimentos médios, uniformes, e imagens com boa definição. [0067] Também foi notado que, se o grupo for submetido à codificação de teste, com valores definidos de Μ, N e do intervalo de quantificação Q, esses valores não correspondendo, necessariamente, aos valores ótimos da sequência i em questão, o custo médio da codificação das imagens P Pcost e o custo médio de codificação das imagens B Bcost representam N e M, respectivamente. Além disso, como a Figura 6 descreve, uma relação simples que existe entre os números Nopt para cada sequência i e o custo da codificação Pcost em um dado Μ, N e Q. Essa relação é linear ou substancialmente linear, sendo representada por uma linha reta 40 (Figura 6) em que pontos diferentes 42, 44, etc. representam sequências diferentes. [0068] A Figura 7 é um diagrama em que os números Nopt são plotados na abcissa e o custo de codificação Pcost (com Μ, N e Q definidos) é plotado na ordenada; cada ponto 52, 54, 56, etc. corresponde a uma dada sequência. É visto que esses pontos ficam em uma linha reta 60. Há, portanto, uma relação linear entre Nopt e o custo da codificação de teste. [0069] Quando os valores de Μ, N e Q usados no curso da codificação de teste são como segue: M = 12, N = 3 e Q = 15, [0070] os valores de M e N satisfazem as seguintes relações: [0071] Embora, para a fórmula (2) acima, tenha sido indicado que M ficaria entre 1 e 7, é visto do diagrama da Figura 7 que, de fato, M pode estar limitado a 5. [0072] O esboço pretendido para implementação da invenção está representado na Figura 8. Ele compreende um primeiro codificador de MPEG2 70 destinado a realizar a codificação de teste ou a codificação "primeira passagem". Essa codificação de teste é preparada com os parâmetros fixos indicados acima, a saber, neste exemplo: M = 12, N = 3 e Q = 15. Esse codificador de teste opera, neste exemplo, em circuito aberto, quer dizer, sem regulação. [0073] O codificador 70 fornece os valores Bcost e Pcost, que são aplicados a um conversor 72, que realiza as conversões de Pcost em Nopt e Bcost em Mopt, conforme representado nas Figuras 6 e 7 e de acordo com as relações (1) e (2) acima. [0074] Esses valores N e M são calculados para um grupo de imagens, conforme descrito acima, e são, então, aplicados a uma entrada de controle 76 de um codificador MPEG2 74. [0075] Os dados na entrada do codificador 74 são os mesmos que aqueles da entrada do codificador de teste 70. Daí, uma memória de armazenamento intermediário 78 é proporcionada para levar em conta o tempo de processamento no codificador de teste 70 e no conversor 72, essa memória 78 mantendo os dados durante o processamento. [0076] No conversor 72, também é verificado se os pares N, M, resultantes das fórmulas (1) e (2) são compatíveis com as restrições impostas na concretização, em particular que M é um submúltiplo de N. Se os valores resultantes do cálculo não são compatíveis, os valores de N e de M são adotados, os quais estão mais perto daqueles que foram calculados, favorecendo valores de M, no entanto. [0077] O conversor 72 também leva em conta as condições suplementares. [0078] Em primeiro lugar, ele realiza uma comparação entre Bcost e Pcost e, se Bcost for maior do que Pcost, o valor 1 é alocado para o número Μ, o GOP não contendo imagem B. Isso é porque, com essa suposição, as imagens b requerem um custo de código que é maior do que as imagens P; é preferível manter apenas as imagens P que inibem uma qualidade de predição maior. [0079] Em segundo lugar, o conversor compara Bcost com o valor 179000 e, se Bcost excede a 179000, a relação (2) acima é substituída pela relação heurística abaixo: [0080] O conversor 72 também torna possível levar em conta dois casos especiais para os quais é necessário o afastamento da relação (2), a fim de obter uniformidade de qualidade de imagem. [0081] O primeiro caso é como segue: a codificação de teste mostra que M mostrará um valor pelo menos igual a 2, mas, além disso, essa codificação de teste também descreve que os valores intermediários obtidos por M são iguais a 1 através de uma grande parte do grupo, por exemplo, de pelo menos 80%. Nesse caso, o conversor 72 estipula que M seja igual a 1. [0082] O segundo caso é similar ao primeiro: a codificação de teste descreve que M deve ser pelo menos igual a 2, mas os valores intermediários obtidos para M são iguais a 1 por pelo menos uma parte do comprimento do grupo, por exemplo, 60% (esse limite está abaixo do limite antecipado no primeiro caso) e o grupo precedente é tal que M = 1. Nesse caso, o valor 1 também é conferido ao número M. [0083] Esses dois casos especiais, para o qual o valor 1 é estabelecido para M, resultam de testes realizados no contexto da invenção, que têm mostrado que essas condições permitem uma boa uniformidade de qualidade, para o mesmo tipo de sequência, através de grupos sucessivos. [0084] Finalmente, o conversor 72 leva em conta as mudanças de cena ou "cortes", que são, usualmente detectados nos codificadores. Quando essa mudança de cena ocorre, o GOP é iniciado com a nova cena, isso quer dizer que, quando a nova cena aparece, a ela é atribuída uma imagem Intra i. [0085] Além disso, com o método da invenção, quando uma mudança de cena é detectada, o GOP precedente e o GOP corrente são configurados com base nas seguintes considerações: [0086] Se a mudança de cena aparece em um GOP após a décima segunda imagem, o novo GOP, então, inicia com a mudança de cena, o GOP precedente, assim, estando limitado ou encurtado. [0087] Se, em contraste, a mudança de cena aparece antes da décima segunda imagem, não é possível, então, limitar o GOP precedente de modo que ele termine exatamente antes da mudança de cena, uma vez que, nesse caso, seu número de imagens será menor do que o número mínimo estipulado. O GOP precedente e o GOP corrente são, então, modificados da seguinte maneira, dois casos sendo distin-guidos. [0088] No primeiro caso, a mudança de cena aparece em um momento de modo que a soma do número de imagens do GOP precedente e do número de imagens do GOP corrente, exatamente antes da mudança de cena, é pelo menos igual a 30. Nesse caso, o GOP precedente é encurtado. [0089] No segundo caso, a soma do número de imagens do GOP precedente e do número de imagens do GOP corrente exatamente antes da mudança de cena é maior do que 30. O GOP precedente e o GOP corrente são, então, redispostos por meio do cálculo de uma média correspondente a esses dois GOPs. [0090] Por exemplo, se o GOP precedente for tal que N = 25, e M = 2 e se a mudança de cena ocorrer após a oitava imagem do GOP corrente para o qual o cálculo indica N = 20 e N = 3, o GOP precedente, alongado pelo GOP corrente encurtado inclui 33 imagens. Como esse valor excede o máximo permissível (30), uma "média" é procurada, correspondente aos dois GOPs, cujo número total de imagens é 33, cada um dos GOPs tendo que atender às restrições impostas. Nesse caso, é visto que uma escolha pode ser feita entre N = 18 e M = 2 para o GOP precedente eN = 15eM = 3 para o GOP exatamente antes da mudança de cena. Os comprimentos 18 e 15 estão perto da média (16, 5) do comprimento do grupo precedente (25) e do comprimento (8) do grupo corrente afetado. [0091] Foram realizados testes em doze sequências diferentes com mudanças de cena, jatos de luz e durações relativamente longas e os resultados obtidos com um método convencional de codificação, correspondendo aos valores fixos de M e de N, foram comparados com os resultados obtidos com o método de acordo com a invenção, que adapta os valores de M e de N às sequências. Esses testes foram realizados com diversas passagens. Um aumento na qualidade foi notado, medido pelo parâmetro de PSNR (Sinal de Pico para Proporção de Ruído) de 0,2 db a 1,14 dB. Esse aumento na PSNR corresponde a uma economia em termos de bits que ficam entre cerca de 2 e 22%. [0092] O método de acordo com a invenção pode ser usado para qualquer tipo de método de compressão de imagem de vídeo em que imagens I, P e B são proporcionadas. Ele se aplica ao registro em tempo real ou fora de linha, bem como à transmissão. [0093] O método não está limitado ao caso em que o tamanho do GOP é determinado antes da codificação. Ele também se aplica quando os parâmetros M e N são calculados para cada imagem, a codificação adequada sendo realizada na trajetória. Nesse caso, o número M pode variar dentro de um GOP, uma nova partida de GOP, por exemplo, quando o número de imagens codificadas no GOP corrente é pelo menos igual ao número calculado N. O número M pode variar como uma função da complexidade das imagens dentro de um GOP. [0094] Nesse caso, não é necessário armazenar todo o GOP na memória de armazenamento intermediário 78 (cuja capacidade pode ser reduzida). As restrições sobre os valores de M e N são reduzidas, sendo ditadas apenas pelo padrão MPEG2; as restrições impostas sobre as mudanças de cena também são menos severas.

Claims (20)

1. Método de compressão de imagem usando intra e inter codificação, em que as imagens são codificadas de acordo com grupos de imagens cada um dos quais compreende um número N de imagens, N representando o comprimento do grupo, o qual inclui uma imagem I codificada no modo intra, imagens P preditas na base da imagem intra I ou de uma imagem precedente P, cada imagem P sendo precedida e seguida por n imagens bidirecionalmente preditas B, n possivelmente sendo zero, o número M, que é igual ao número n aumentado em uma unidade, representando a estrutura do grupo, caracterizado pelo fato de que compreende as etapa de: calcular pelo menos um parâmetro relacionado a um custo de codificação, caracterizando imagens de fonte que devem ser codificadas conforme um grupo; determinar pelo menos um dentre o comprimento N e a estrutura M do grupo como uma função do parâmetro ou parâmetros calculado^) previamente.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o(s) parâmetro(s) que caracteriza (m) as imagens de fonte ser ou serem determinado(s) com o auxílio de uma codificação de teste no curso da qual valores definidos são alocados para N, M e para o intervalo de quantificação Q.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a codificação de teste ser realizada em circuito aberto.
4. Método, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de, a fim de caracterizar as imagens fonte, um primeiro parâmetro Pcost que caracteriza as imagens P obtidas durante a codificação de teste e um segundo parâmetro Bcost que caracteriza as i-magens B obtidas durante a codificação de teste serem determinados.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o número N ser determinado com base no dito primeiro parâmetro que caracteriza pelo menos uma imagem P, e pelo fato de o número M ser determinado com base no dito segundo parâmetro que caracteriza pelo menos uma imagem B.
6. Método, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de os parâmetros Pcost, Bcost que caracterizam as i-magens P e B serem os custos de codificação das imagens P e B, por exemplo, os custos médios.
7. Método, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de, quando o custo médio de codificação de cada imagem B, é, no curso da codificação de teste, maior do que o custo médio de codificação de cada imagem P, o valor 1 é conferido ao número Μ, o grupo, assim, não contendo imagem B.
8. Método, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de, no curso da codificação de teste, o custo de codificação de cada imagem B e o número correspondente M são determinados na etapa com a chegada das imagens fonte.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de, quando os M números, determinados antes do final da codificação de teste, são iguais a 1 para uma fração significativa do grupo, o valor 1 é conferido ao número M para o grupo.
10. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de, quando os M números determinados antes do final da codificação de teste são iguais a 1 por pelo menos uma fração definida do grupo e, quando o número M é igual a 1 para o grupo precedente, o valor 1 é conferido ao número M para o grupo.
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado pelo fato de, no caso de uma mudança de cena que ocorre em um grupo, a nova cena constitui a imagem I de um novo grupo, o grupo afetado sendo encurtado de modo a parar an- tes dessa nova cena, se a mudança de cena ocorrer no grupo afetado, em uma distância do início pelo menos igual ao número mínimo per-missível para N, o início do grupo afetado sendo usado para alongar o grupo que o precede, quando a soma do número de imagens que precedem a mudança de cena no grupo afetado e do número de imagens do grupo que o precede não excede o máximo admissível para N.
12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de, no caso de uma mudança de cena que ocorre em um grupo, a nova cena constitui a imagem I de um novo grupo, o grupo afetado e o grupo que o precede sendo redispos-tos de modo que cada um descreve um comprimento perto da média do comprimento do grupo, após alteração e do grupo que o precede.
13. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de com a codificação de teste sendo realizada de acordo com um padrão do tipo MPEG em 50 Hertz, com N = 12, M = 3eQ = 15, os números N e M são uma função, respectivamente, dos custos médios de codificação de imagens B e P, de acordo com as seguintes relações: INT significando parte inteira.
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de 1 < M < 7.
15. Método, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de, quando o custo de codificação (Bcost) é maior do que 179000, o número M é determinado pela seguinte relação:
16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de o número M ser feito para variar dentro de um grupo.
17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 2 a 6, caracterizado pelo fato de a compressão ser realizada após a codificação de teste.
18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4 a 6, caracterizado pelo fato de a compressão começar após o dito segundo parâmetro que caracteriza a primeira imagem B ou o dito primeiro parâmetro que caracteriza a imagem P ter sido determinado.
19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de a formação de um grupo codificado ser interrompida, quando seu número de imagens codificadas é pelo menos igual ao número N determinado com base na imagem P corrente.
20. Dispositivo de codificação para executar o método como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um primeiro circuito de codificação (70) recebendo as imagens para calcular pelo menos um parâmetro relacionado a um custo de codificação caracterizando imagens de fonte que estão para ser codificadas conforme um grupo, ligado a um conversor (72), o conversor (72) determinando pelo menos um dentre o valor Meo valor N conforme o(s) dito(s) parâmetro(s) determinado(s), e um segundo circuito de codificação (74) recebendo as imagens de fonte e pelo menos um dentre o valor M e o valor N, para executar a codificação de forma adequada.
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